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摘要通过大学物理演示实验课中用载摆小车演示仪器来演示动量守恒,結合中学物理教材中“人在船上走”方面的习题,制作车船演示仪,用来演示动量守恒。
关键词量守恒;电动车;小船
中图分类号G4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)061-0139-01
物理学从根本上说是实验的科学,任何物理学理论都是从实验现象中抽象总结出来并要受到实验检验的。笔者的学校里为了能够让我们能够清楚地理解和掌握事物发展的本质和规律,同时培养我们的观察能力、分析综合能力及逻辑思维能力,培养我们能够理论联系实际、提高创新精神和实践能力,老师在演示实验教学过程中不仅展示学校现有的仪器进行演示,还带动我们积极思考参与到演示仪器的制作中,参与到教与学之中,体会学习物理的苦与乐。
在力学演示实验课上,老师讲解了弹性球的碰撞、钢球之间的完全弹性碰撞、还用载摆小车演示动量守恒实验,这节课老师讲的非常有趣,老师不仅启发我们小球碰大球实验在现实中篮球等球类与地球相撞,还有儿时玩的弹力球,来制作演示动量守恒的演示仪器。特别是在高中物理课中的有许多关于人在船上走等动量守恒方面的习题,老师提出让我们思考能否制作这方面的演示实验仪器。为此,我们制作了-车船动量守恒演示仪。
1车船运动的实验原理
图1车船运动示意图
如图1所示:由车船组成一个系统,车的质量为,船的质量为,车在船上相对于地面向左运动位移为,船相对于在面向右运动位移为。将船置于水中,忽略船与水之间阻力,则车与船所组成的系统在水平方向上所受的合外力为零,由质心运动定理可知:
(初始状态时车和船位置为0)
将如图1所示的具体物理量代入有:
由此可以证明车船组成的系统在水平方向上动量守恒。因此,车在船上走的同时,船相对于浴盆是相对于车前进的方向的相反方向运动。学生遥控汽车在小船上“前进、后退”,小船在水中则“后退、前进”,从而演示人在船上行走满足动量守恒的现象模拟,使抽象的问题直接显示在我们面前,直观形象。
2演示仪器制作及注意事项
2.1制作仪器所需材料
电动遥控小车(长L=17cm,宽d=8cm,=222g),泡沫船(长L=47cm,宽d=9cm,=112g),浴盆(长l=116cm,宽d=58cm)。
2.2制作注意事项
1)要尽可能的减小船与水面间的摩擦;2)要尽可能的增大船与小车之间的摩擦;3)小车与小船的质量要有一个合理的比例。
2.3仪器照片(图2)
图2实际车船组成的仪器照片
3实验演示步骤
1)将浴盆放在水平台上,注入一定量的水。2)将小船放在水面上,并将小车放在小船中。3)启动遥控开关,使小车前行或后退,观察小船运动的实验现象。
4实验数据验证
按照上述实验步骤操作后,可以得到如下数据(见Excel表格),实验数据分析:
1)根据公式,已知:=222g,=112g,把车走的平均路程作为已知,代入公式得=42.3cm,而实际测得船走的路程为42.0cm,误差=﹙42.3-42.0﹚/42.3=0.007。2)若把船走的平均路程作为已知,求出=21.19cm而实际测得车走的路程为21.4cm,误差=﹙21.4-21.19﹚/21.4=0.009。
实验结果表明,测量数据在误差允许范围内,满足动量守恒定律。本实验演示仪器不仅可以达到演示要求,还可以进行动量守恒实验的验证。
此实验仪器特别适用于中学物理演示实验,中学生的设计性实验,让学生们自己拿来各式各样的小汽车、小鸭子等可以运动的玩具,设计制作各式各样的小船,共同探讨直到实验成功。通过这个实验的设计使在解决各式物理习题的时,在头脑中建立真实的物理过程,使物理情景在头脑中转化为模型,帮助他们跳出“苦(题)海”,增强中学生的创新意识。这也符合《国家中长期教育改革和发展规划纲要》的工作方针中要求的“改革创新作为教育发展的强大动力,育人为本作为教育工作的根本要求,以学生为主体,以教师为主导,充分发挥学生的主动性,把促进学生成长成才作为学校一切工作的出发点和落脚点。”
创新促进发展,创新改变我们的生活,只要我们积极动脑善于观察发现问题,就能将所学的理论知识运用到实际生活当中,希望这样实验仪器能够促进物理教学,为学好物理提供更好的帮助。
参考文献
[1]路峻岭.物理演示实验教程.清华大学出版社.2005,7:9-10.
[2]何宇红.新编大学物理演示实验.2009,9:7-13.
[3]岳圈龙.状元之中-物理(3+综合).北京教育出版社.2002,6(200).
[4]漆安慎,杜婵英.力学.高等教育出版社.1996,97.
作者简介
何宇红,延边大学理学院物理系副教授,主要研究方向:中学物理教学法实验和大学物理演示实验。
关键词量守恒;电动车;小船
中图分类号G4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)061-0139-01
物理学从根本上说是实验的科学,任何物理学理论都是从实验现象中抽象总结出来并要受到实验检验的。笔者的学校里为了能够让我们能够清楚地理解和掌握事物发展的本质和规律,同时培养我们的观察能力、分析综合能力及逻辑思维能力,培养我们能够理论联系实际、提高创新精神和实践能力,老师在演示实验教学过程中不仅展示学校现有的仪器进行演示,还带动我们积极思考参与到演示仪器的制作中,参与到教与学之中,体会学习物理的苦与乐。
在力学演示实验课上,老师讲解了弹性球的碰撞、钢球之间的完全弹性碰撞、还用载摆小车演示动量守恒实验,这节课老师讲的非常有趣,老师不仅启发我们小球碰大球实验在现实中篮球等球类与地球相撞,还有儿时玩的弹力球,来制作演示动量守恒的演示仪器。特别是在高中物理课中的有许多关于人在船上走等动量守恒方面的习题,老师提出让我们思考能否制作这方面的演示实验仪器。为此,我们制作了-车船动量守恒演示仪。
1车船运动的实验原理
图1车船运动示意图
如图1所示:由车船组成一个系统,车的质量为,船的质量为,车在船上相对于地面向左运动位移为,船相对于在面向右运动位移为。将船置于水中,忽略船与水之间阻力,则车与船所组成的系统在水平方向上所受的合外力为零,由质心运动定理可知:
(初始状态时车和船位置为0)
将如图1所示的具体物理量代入有:
由此可以证明车船组成的系统在水平方向上动量守恒。因此,车在船上走的同时,船相对于浴盆是相对于车前进的方向的相反方向运动。学生遥控汽车在小船上“前进、后退”,小船在水中则“后退、前进”,从而演示人在船上行走满足动量守恒的现象模拟,使抽象的问题直接显示在我们面前,直观形象。
2演示仪器制作及注意事项
2.1制作仪器所需材料
电动遥控小车(长L=17cm,宽d=8cm,=222g),泡沫船(长L=47cm,宽d=9cm,=112g),浴盆(长l=116cm,宽d=58cm)。
2.2制作注意事项
1)要尽可能的减小船与水面间的摩擦;2)要尽可能的增大船与小车之间的摩擦;3)小车与小船的质量要有一个合理的比例。
2.3仪器照片(图2)
图2实际车船组成的仪器照片
3实验演示步骤
1)将浴盆放在水平台上,注入一定量的水。2)将小船放在水面上,并将小车放在小船中。3)启动遥控开关,使小车前行或后退,观察小船运动的实验现象。
4实验数据验证
按照上述实验步骤操作后,可以得到如下数据(见Excel表格),实验数据分析:
1)根据公式,已知:=222g,=112g,把车走的平均路程作为已知,代入公式得=42.3cm,而实际测得船走的路程为42.0cm,误差=﹙42.3-42.0﹚/42.3=0.007。2)若把船走的平均路程作为已知,求出=21.19cm而实际测得车走的路程为21.4cm,误差=﹙21.4-21.19﹚/21.4=0.009。
实验结果表明,测量数据在误差允许范围内,满足动量守恒定律。本实验演示仪器不仅可以达到演示要求,还可以进行动量守恒实验的验证。
此实验仪器特别适用于中学物理演示实验,中学生的设计性实验,让学生们自己拿来各式各样的小汽车、小鸭子等可以运动的玩具,设计制作各式各样的小船,共同探讨直到实验成功。通过这个实验的设计使在解决各式物理习题的时,在头脑中建立真实的物理过程,使物理情景在头脑中转化为模型,帮助他们跳出“苦(题)海”,增强中学生的创新意识。这也符合《国家中长期教育改革和发展规划纲要》的工作方针中要求的“改革创新作为教育发展的强大动力,育人为本作为教育工作的根本要求,以学生为主体,以教师为主导,充分发挥学生的主动性,把促进学生成长成才作为学校一切工作的出发点和落脚点。”
创新促进发展,创新改变我们的生活,只要我们积极动脑善于观察发现问题,就能将所学的理论知识运用到实际生活当中,希望这样实验仪器能够促进物理教学,为学好物理提供更好的帮助。
参考文献
[1]路峻岭.物理演示实验教程.清华大学出版社.2005,7:9-10.
[2]何宇红.新编大学物理演示实验.2009,9:7-13.
[3]岳圈龙.状元之中-物理(3+综合).北京教育出版社.2002,6(200).
[4]漆安慎,杜婵英.力学.高等教育出版社.1996,97.
作者简介
何宇红,延边大学理学院物理系副教授,主要研究方向:中学物理教学法实验和大学物理演示实验。